Fotografie

Belichtungsmessung

Handbelichtungsmesser
Handbelichtungsmesser

Um das richtige Blenden- und Zeitpaar einstellen zu können, muss man was über die Helligkeit des Motivs wissen. Diese Information weiß man entweder aus Erfahrung oder man misst die Helligkeit. Dazu verwendet man einen Belichtungsmesser. Das kann, wie im Bild, ein extra Gerät oder in der Kamera eingebaut sein.

Mittleres Grau

Alle Belichtungsmesser sind von Werk aus auf mittleres Grau kalibriert. Mittleres Grau entspricht dem Licht, welches einen Film zu ca. 18% belichtet bzw. eine Fläche mittleren Graus reflektiert 18% des einfallenden Lichts.
D.h. wenn man ein Bild mit Hilfe eines Belichtungsmessers, ohne spezielle Messcharakteristik belichtet, wird der Film im Durchschnitt zu 18% belichtet.
Die 18% kommen dadurch zustande, da die Helligkeit logarithmisch skaliert wird und deswegen entsprechen sie einem mittleren Grau. Man verwendet für die Belichtungsmessung diesen mittleren Wert, da abhängig vom Filmmaterial oder vom digitalen Sensor, der Belichtungsumfang, also das Verhältnis von maximal und minimal darstellbarer Helligkeit, unterschiedlich groß sein kann.
Für die Erklärung wird von einem Belichtungsumfang von 8 Blendenstufen ausgegangen. Dieser kann einen Kontrastumfang von mindestens 1:256 darstellen. Dies bedeutet, dass reines Weiß auf dem Foto 256-mal heller ist, als tiefes Schwarz, was 8 LW (Lichtwert oder Blenden) Unterschied entspricht.

Belichtung Verhältnis LW Name RGB Farbe
0% 1:1 - 4 Schwarz 0; 0; 0
 
18% 1:46 0 Mittleres Grau 127; 127; 127
 
100% 1:256 + 4 Weiß 255; 255; 255
 

Die Angabe der Belichtung ist in diesem Fall auf die Belichtungsgrenzen des Films bezogen. Wird ein anderer Film verwendet, welcher einen höheren Belichtungsumfang hat, ändern sich nur die Angaben für den Lichtwert und das Verhältnis. Alle anderen bleiben gleich.
Wie lange man einen Film belichten muss, bis er zu 18% belichtet ist, wird über die Empfindlichkeit in DIN/ ISO angegeben: Der Film - Eigenschaften.

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Messmethoden

Um Helligkeit zu messen gibt es prinzipiell drei Möglichkeiten:

Selenzelle

Selenzellen sind nichts anderes als Solarzellen, erzeugen also abhängig von der Helligkeit Strom. Dieser kann z.B. direkt zur Auslenkung des Zeigers genutzt werden. Selen-Belichtungsmesser benötigen keine Batterie, sind aber nur bei relativ hellen Lichtverhältnissen einsetzbar und können ihre Charakteristik mit der Zeit verändern.

CdS

CdS steht für Cadmiumsulfidschicht, welche in einem Fotowiderstand als Band zwischen zwei Kupferkämmen angebracht ist. Cadmiumsulfid ist ein Kristall welches bei Lichteinfall Elektronen frei gibt. Dadurch verringert sich der elektrische Widerstand und es kann mehr Strom fließen. Diese Widerstandsänderung ist von der Menge des einfallenden Lichts abhängig, so dass mit so einem Bauelement die Helligkeit gemessen werden kann. Zum Betrieb wird eine Batterie benötigt.

SBC

Bei eines SBC (Silicon Blue Cell) handelt es sich um eine Fotodiode, d.h. um ein elektronisches Bauelement, welches in eine Richtung (Gleich-)Strom passieren lässt und in die andere Richtung sperrt. Die Sperrwirkung lässt aber nach, umso mehr Licht auf das Bauteil fällt, so dass auch hiermit die Helligkeit gemessen werden kann: Man legt in Sperrrichtung eine Gleichspannung an und misst, wie viel Strom auf der andren Seite ankommt.
Da Silizium-Fotodioden (Silizium: engl. Silicon) hauptsächlich auf blaues Licht reagiert, müssen diese Dioden durch Filter spektral korrigiert werden.
Moderne Belichtungsmesser verwenden eine SBC, da diese eine hohe Empfindlichkeit hat und sich auch für Blitzmessungen eignen. Die dazu verwendete Elektronik ermöglicht es auch, den Messwert zu speichern.

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Bauformen

Belichtungsmesser gibt es sowohl einzeln als Handgerät, sie können aber auch in der Kamera integriert sein. Bei den integrierten gibt es zwei Arten:

Außen

Belihtungsmesser außen
Belichtungsmesser an
einer Revue 400 SE

Bei einfachen Kameras mit Belichtungsmesser ist dieser außen angebracht. Der Sensor liegt vorne am Objektiv und über eine einfache Elektronik wird die Blende und/ oder die Belichtungszeit gesteuert.
Diese Anordnung ist im Prinzip eine Kombination aus Kamera und Handbelichtungsmesser.

TTL

TTL steht für "through the lens" und bedeutet, dass das zur Verfügung stehende Licht hinter dem Objektiv in der Kamera gemessen wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, genau das Licht zu messen, welches dann beim Auslösen den Film belichtet. Die Messzelle kann dabei an verschiedenen Stellen im Strahlengang liegen (Spiegel, Sucher, Mattscheibe, Kameraboden usw.), wichtig ist nur, dass ein kleiner Teil des Lichts abgezweigt und auf die Zelle reflektiert wird.

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Messcharakteristik

Integralmessung

Integralmessung
Integralmessung
Mittenbetonte Integralmessung
Mittenbetonte Integralmessung
Selektivmessung
Selektivmessung
Spotmessung
Spotmessung

Ein Messzelle "sieht" sieht grundsätzlich nur Hell und Dunkel. Im einfachsten Fall wird dabei das gesamte einfallende Licht aufsummiert und gemessen. Aus diesem Messwert und der Filmempfindlichkeit werden dann Belichtungszeit und Blende so errechnet, dass in der Summe ein mittleres Grau auf dem Film entsteht.
Dies bedeutet, dass, egal ob man auf eine weiße oder auf eine schwarze Wand misst, immer eine mittelgraue Fläche auf dem Film entsteht. Oder anders erklärt, die Kamera errechnet aus dem einfallenden Licht eine mittlere Helligkeit und belichtet so, dass diese in der Mitte des Belichtungsspielraums des Filmes liegt. Diese Art der Messcharakteristik nennt man Integralmessung.
Bei nebenstehendem Beispiel wurde eine Person im Schnee mit dieser Messmethode abgelichtet. Da der helle Schnee das Bild dominiert, muss die Kamera das Bild recht kurz belichten, damit im Durchschnitt ein mittelgraues Bild heraus kommt.

Mittenbetonte Integralmessung

Hier wird genauso, wie bei der Integralmessung das einfallende Licht aufsummiert, nur dass der Bereich in der Mitte höher gewichtet wird, als der Randbereich. Dies kommt daher, da sich die interessanten Objekte meist in der Bildmitte befinden und durch diese Methode besser belichtet werden.
Diese und die folgenden zwei Messcharakteristiken funktionieren nur, wenn der Strahlenteiler dort sitzt, wo auch das Bild scharf zu sehen ist, also direkt an der Mattscheibe. Zur Veränderung der Messcharakteristik kann die Mattscheibe bzw. der Strahlenteiler ausgetauscht werden, da es von diesem abhängt, wie viel Licht er von der jeweiligen Stelle des Bildes zur Fotozelle hin umlenkt. D.h. bei der Mittenbetonten Integralmessung wird er mehr Licht aus dem zentralen Bereich auf die Zelle lenken, als aus dem Randbereich.
Für das Schneebild bedeutet das: da das Hauptmotiv noch leicht außerhalb der Mitte ist, wird das Bild immer noch unterbelichtet.

Selektivmessung

Will man genau auf einen kleine Fläche des gesamten Bildes belichten, weil eben nur die von Interesse ist, kann man auf die sog. Selektivmessung zurückgreifen. Dabei wird nur eine kleine Fläche in der Mitte des Sucherbildes gemessen, der Randbereich wird nicht beachtet.
Im Beispiel nebenan ist es natürlich sinnvoll, die Kamera erst so zu halten, dass das Hauptmotiv sich im Messfeld befindet, den Messwert zu speichern, die Kamera wieder so zu drehen, wie man es für das Bild braucht und dann auszulösen.

Spotmessung

Die Spotmessung ist die verschärfte Form der Selektivmessung, dabei wird nur auf einen Punkt des Objektes gemessen. Diese Methode kann man hauptsächlich für zwei Arten der Belichtungseinstellung verwenden:

Für dieses Beispiel wurde auf die dunkle Hose gemessen. Das hat natürlich zur Folge, dass diese grau und der Rest überbelichtet wurde.

Matrixmessung

Die Matrixmessung ist die modernste Art der Belichtungsmessungen und setzt voraus, dass mehrere Messzellen verwendet werden. Häufig ist diese Art der Belichtungsmessung bei Digitalkameras anzutreffen, da diese über ein CCD verfügen, was im Prinzip nichts anderes ist, als eine Platte mit sehr vielen, kleinen Belichtungsmessern.
Bei dieser Messcharakteristik wird das Bild in einzelne Flächen unterteilt, die dann als Matrix über das Bild verteilt sind, und die Helligkeit in jeder einzelnen dieser Flächen gemessen. Daraus kann man jede der vorher genannten Messcharakteristiken nachempfinden, in dem man die Helligkeitswerte der einzelnen Flächen verschieden bewertet. Dabei muss dann bei der Selektiv- oder Spotmessung der Messbereich nicht in der Mitte des Bildes liegen, sondern kann frei gewählt werden.
Moderne Kameras vergleichen die gemessene Helligkeitsmatrix mit in der Kamera gespeicherten Matrizen und können dadurch die aktuelle Belichtungssituation erkenn und entsprechende Werte für die Belichtung errechnen. Das heißt, die Kamera erkennt, ob es sich um eine Nachtaufnahme, ein Bild im Schnee oder einen Sonnenuntergang handelt und wählt eine richtige Belichtung. Dass das nicht immer so richtig funktioniert kann man sich selbst denken, daher sind manchmal manuelle Korrekturen erforderlich.

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Automatiken

Natürlich kann man, wenn es die Kamera, zulässt die Belichtungszeit und die Blende auch vollkommen manuell einstellen. Dazu ist aber entweder ein extra Belichtungsmesser, viel Erfahrung oder eine Tabelle für Lichtsituationen nötig.
Für die meisten Bilder wird man sich durch einer der folgenden Automatiken unterstützen lassen. Dabei werden, abhängig von der jeweiligen Automatik, die passenden Werte für Zeit bzw. Blende - und bei Digitalkameras die Empfindlichkeit - berechnet. Je nach Kamera, verwendet diese dann aber nicht nur Einstellungen aus den jeweiligen Reihen (Zeit: 1s, 1/2s, 1/4s usw. bzw. Blende F2, F2,8 usw.) sondern auch Zwischenwerte.

Zeitautomatik

Bei Kameras mit Zeitautomatik, wird die Blende vom Benutzer selbst gewählt und die Kamera errechnet aus der eingestellten Filmempfindlichkeit und der gemessen Helligkeit die passende Belichtungszeit.
Diese Methode hat Vorteile, wenn man über die Blende eine definierte Schärfentiefe vorgeben möchte.

Blendenautomatik

Die Blendenautomatik funktioniert ähnlich wie die Zeitautomatik, nur dass hier die Belichtungszeit eingestellt und die passende Blende errechnet wird.
Vorteil dieser Automatik ist, dass man z.B. bei Sportaufnahmen eine möglichst kurze Belichtungszeit einstellen kann und sich die Kamera die passende Blende dazu errechnet.

Programmautomatik

Bei dieser Automatik ist in der Kamera eine Matrix hinterlegt, in welcher für jede Helligkeit und Filmempfindlich ein Blenden-Zeit-Paar abgelegt ist. Aus dieser sucht sich die Kamera dann die korrekte Belichtungseinstellung heraus.

Vollautomatik

Die bisherigen Automatiken funktionieren mit allen Messcharakteristiken, die Vollautomatik verlangt aber nach einer Matrixmessung, weil nur so, die aktuelle Belichtungssituation errechnet werden kann.

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